尝试从数学的角度分析三国杀国战的胜率

尝试从数学的角度分析三国杀国战的胜率

2008年,桌游《三国杀》横空出世,火遍大江南北,短时间内就成为了中国最受欢迎的桌面游戏之一。2012年《三国杀国战》发售,不同于传统身份玩法,国战的阵营组合更加丰富,双将的玩法也让游戏的可玩性再次得到大大提升。新元素的加入使得国战的难度大大高于传统身份局,玩家不仅需要掌握正确的牌序,还需要时刻保持良好的大局观。 官方网络游戏《三国杀Online》是广大三国杀玩家除线下游戏以外的不二选择。由于游戏中没有国战的天梯系统,因此胜率成为了评判玩家游戏实力的一个决定性的标准。一个较为普遍的经验是,胜率超过大约36%的玩家可以说是实力较为优秀,而胜率超过39%~40%的玩家则可以说是实力出类拔萃。 一名玩家的胜率到底如何反映出他的水平?本文尝试从数学的角度对此作出分析。 (注意:最近《三国杀Online》中新加入了晋势力武将,本文不对该势力加以考虑)

单局游戏的胜率

要研究一名玩家的总胜率,我们首先关心的当然就是单局游戏的胜率。事实上,知乎上已经有答主对单局游戏的胜率进行过计算,结果是32.72%。知乎网址 注意到在该答主的计算中,假设了武将池是无限的,即一名玩家所选的将不会影响到其他玩家选将的概率。笔者认为这是不合理的,因为国战拓展包较少,在《三国杀Online》的当前版本中,只有83个武将,再加上国战双将机制,使得将池的有限性进一步加大。因此本文将将池看做有限,并再次对国战胜率期望进行计算。

为了计算的简便,我们假设将池中共有80名武将,并假设所有玩家水平相同,选将无任何偏好(比如无脑选魏)。由于国战的双将制对我们计算胜率期望没有影响,因此我们不妨假设将池中共有40名武将,其中魏蜀吴群各10个,每局游戏每名玩家只选一名武将。 由以上假设我们可以知道,一名玩家进行了本局游戏最后一次击杀的概率是

1

8

\frac{1}{8}

81​,因此一个势力有n名玩家, 那么该势力在本局游戏中的胜率就是

n

8

\frac{n}{8}

8n​。 一局游戏中,设

P

i

(

i

=

0

,

1

,

.

.

.

,

7

)

P_i(i=0,1,...,7)

Pi​(i=0,1,...,7)是与自己同势力的玩家(不包括自己)有

i

i

i个的概率,这里我们先不考虑野心家机制。由于每个玩家选择武将是独立的,因此我们可以得到公式

P

i

=

C

9

i

C

30

7

i

C

39

7

P_i = \frac{C^i_9C^{7-i}_{30}}{C^7_{39}}

Pi​=C397​C9i​C307−i​​。 当

i

3

i\leq3

i≤3时,自己获胜的概率就是

i

+

1

8

P

i

\frac{i+1}{8}P_i

8i+1​Pi​; 而当

i

4

i\geq4

i≥4时,由于野心家机制,自己有

i

3

i

+

1

\frac{i-3}{i+1}

i+1i−3​的概率成为野心家,因此自己获胜的概率就是

(

1

8

i

3

i

+

1

+

4

8

4

i

+

1

)

P

i

(\frac{1}{8}\frac{i-3}{i+1}+\frac{4}{8}\frac{4}{i+1})P_i

(81​i+1i−3​+84​i+14​)Pi​。 由此,我们可以得到胜率

=

i

=

0

3

i

+

1

8

P

i

+

i

=

4

7

(

1

8

i

3

i

+

1

+

4

8

4

i

+

1

)

P

i

=

31.88

%

=\sum_{i=0}^3\frac{i+1}{8}P_i+\sum_{i=4}^7(\frac{1}{8}\frac{i-3}{i+1}+\frac{4}{8}\frac{4}{i+1})P_i=31.88\%

=i=0∑3​8i+1​Pi​+i=4∑7​(81​i+1i−3​+84​i+14​)Pi​=31.88% 这个结果比知乎答主计算的结果低了将近一个百分点,这是合理的,因为将池有限限制了单阵营多将的概率,而单阵营多将的胜率更高,所以考虑将池有限之后,胜率是会降低的。

胜率的分布

在研究了单局游戏的胜率之后,我们自然希望研究一名玩家的总胜率是如何分布的,由此我们就能知道某个胜率的玩家的水平究竟如何。不考虑玩家心态等因素的情况下,一名玩家的两局游戏之间是没有任何关联的,那么一名玩家进行了n局游戏后,他的总胜率服从二项分布

B

(

n

,

P

)

B(n,P)

B(n,P)。当n=1000时,总胜率的概率密度曲线如下: 二项分布的性质保证了峰值所对应的胜率为0.319,这也是总胜率的数学期望。下图给出了总胜率的分布函数: 由图可以看出,假设所有玩家的总胜率都服从这个分布,那么玩家胜率在36.5%以上的概率只有0.1%,这显然和文章开头所说的普遍经验是相悖的。问题出在了哪里?我们进入下一节。

实际数据

为了研究实际游戏中玩家总胜率的分布,笔者在游戏中随机抽取了400名玩家的胜率(随机观战),绘成了一副柱状图:

样本近似服从正态分布(中心极限定理保证了这是合理的)。然而,样本的均值高达34.8%,这与我们计算出来的31.9%有很大的差距。笔者认为,这是由于玩家之中普遍存在选将偏好导致的。例如,在鏖战版本以前,魏国武将强度很高,玩家倾向于选魏国;而鏖战版本后,玩家对吴国的喜好也日渐上升。这一偏好可以通过调整选择各个势力的概率来量化,相关计算较为复杂,这里不深入讨论。但是从定性的角度来说,当玩家普遍存在选将偏好时,单阵营多将的概率将提高,而此时胜率最高,因此选将偏好会导致总体胜率偏高。 令

P

=

34.8

%

P=34.8\%

P=34.8%后,我们再次研究二项分布

B

(

n

,

P

)

B(n,P)

B(n,P),分布函数如下: 由图可知,胜率在36.7%以上的玩家只有大约10%,而在39.5%以上的玩家只有0.1%。但事实上,在上述样本所产生的分布函数中,对应90%概率的胜率为38.6%,而且39.5%胜率只对应94%的概率,这与笔者所构造的模型仍有一些出入。实际情况下,玩家胜率满足的正态分布的标准差要比模型中的要大,笔者分析可能是因为低胜率玩家退游率较高,导致玩家胜率分布倾向于偏态分布,从而导致高胜率人数比理想状态下要更多。

(如果你有更好的想法,欢迎与我交流)

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